A equipe de pesquisa de Li Mingtao da Escola de Engenharia Química da Universidade Xi’an Jiaotong fez um avanço na aplicação de baterias de lítio-enxofre ao projetar e desenvolver um material catódico com uma camada protetora de grafeno bidimensional. Este material catódico tem um ciclo de vida longo.

A intercalação 2d G-C3N4 / sanduíche de grafeno forma uma rede de tubarões multicamadas entre os eletrodos positivo e negativo da bateria. Ele pode não apenas bloquear o movimento de polissulfetos entre os eletrodos positivo e negativo por meio de usos físicos e químicos, mas também acelerar a difusão de íons de lítio, aumentando significativamente o ciclo de vida da bateria.

Em meu país, o desenvolvimento de baterias de lítio-enxofre está relativamente atrasado e ainda está em fase de pesquisa e desenvolvimento de laboratório, com poucas aplicações práticas. O efeito de vaivém causado pela dissolução do sulfeto de lítio do produto intermediário durante o processo de carga e descarga de baterias de enxofre de lítio é considerado um fator chave que limita sua aplicação prática.

O ex-vice-presidente da Qinghai Dr. Li Technician Technology disse uma vez que o ônibus espacial dissolvido de polissulfeto é o problema de bateria de lítio-enxofre mais importante e difícil, e o trabalho de melhoria relacionado ainda está em estágio inicial, mas ele está otimista de que o lítio-enxofre as baterias podem ser usadas como baterias secundárias. Com alta densidade de energia, possui amplas perspectivas de desenvolvimento.

Em comparação com o NCM ternário principal atual, a energia específica teórica da bateria de cátodo de enxofre é tão alta quanto 2600Wh / kg, que é mais de dez vezes a da bateria de lítio amplamente usada atualmente. Além disso, as reservas de enxofre são abundantes e baratas, o que pode ajudar a reduzir o preço dos veículos elétricos movidos a baterias de lítio.

Em 2016, a Comissão Nacional de Desenvolvimento e Reforma propôs um avanço na tecnologia de bateria de lítio-enxofre com uma densidade de energia de 300Wh / kg no “Plano de Ação de Inovação e Revolução de Tecnologia de Energia (2016-2030)”.

Em contraste, de acordo com as Medidas de Ação para Promover o Desenvolvimento da Indústria de Energia Automotiva e o Plano de Desenvolvimento de Médio e Longo Prazo para a Indústria Automotiva divulgados em 2017, a proporção de máquina única pode chegar a mais de 300Wh / kg em 2020, e a proporção de máquina única pode chegar a 500Wh em 2025. / kg acima. A densidade de energia teórica das baterias de lítio-enxofre é maior que 500Wh / kg, por isso é considerada a direção de desenvolvimento da próxima geração de sistemas de bateria de lítio de energia após as baterias de lítio.

A fim de resolver os problemas práticos na aplicação de baterias de lítio-enxofre, incluindo a equipe Qian Hanlin da Universidade de Ciência e Tecnologia da China, a equipe Wang Haihui da Universidade de Tecnologia do Sul da China, Qingdao Energy and Energy Storage Materials Advanced Equipe de Pesquisa de Tecnologia da Academia Chinesa de Ciências, nossa equipe de Química Nan Fengzheng da Universidade de Xiamen e a equipe de pesquisa de Wang da Universidade Jiaotong de Xangai fizeram um progresso revolucionário.

Em outubro de 2018, o professor Wang, Yitaiqian e vários da Universidade de Ciência e Tecnologia da China (Universidade de Ciência e Tecnologia) descobriram que o desempenho dinâmico da posição central da banda p dos elétrons de valência em relação ao nível de Fermi é um fator importante em li -S baterias Interface de reação de transferência de elétrons. Os pesquisadores descobriram que o material contendo enxofre à base de cobalto com a menor polarização positiva e a melhor taxa de desempenho tem uma capacidade de 417.3 Mahg-1 mesmo a 40.0 ° C, que corresponde à maior densidade de potência atual de 137.3 kwkg-1. Os resultados da pesquisa foram publicados na “Joule”, uma revista internacional de excelentes materiais energéticos.

A bateria de lítio-enxofre é um sistema de bateria positiva de metal de lítio com enxofre como eletrodo positivo. Para resolver o problema de segurança dos dendritos de Li produzidos no eletrodo positivo de metal na Universidade Jiaotong de Xangai, a equipe de Wang preparou um novo tipo de solução de eletrólito de bateria de lítio (usando dupla fluorossulfonimida de lítio dissolvida em trietil fosfato e fluoroéter de alto ponto de inflamação para obter eletrólito saturado) . Comparado com o eletrólito de alta concentração, o novo eletrólito tem baixo custo e baixa viscosidade, aumenta a proteção do eletrodo de metal de Li, pode remover com eficácia os dendritos do eletrodo de Li e elimina riscos potenciais à segurança. Ao mesmo tempo, a segurança e o desempenho eletroquímico são aprimorados em condições de alta temperatura acima de 60 ° C.

Além da pesquisa científica, as empresas de baterias também usam baterias de lítio-enxofre como uma de suas reservas técnicas, exigindo ativamente avanços tecnológicos. Entre essas empresas listadas, China Nuclear Titanium Dioxide, Tibet Urban Investment, Jinlu Group, Guoxun High-tech, Dream Vision Technology e outras empresas implantaram projetos de baterias de lítio-enxofre.

Embora as baterias de lítio-enxofre tenham alguns problemas no processo de atingir a densidade de energia ideal, existem requisitos mais elevados para a espessura de algumas aplicações de bateria, como veículos aéreos não tripulados (UAV), submarinos e mochilas de soldados. Para fontes de alimentação para outros fins, uma vez que o peso é mais importante do que o preço ou a vida, as baterias de lítio-enxofre começaram a ser colocadas em uso prático. A nova bateria de lítio-enxofre desenvolvida pela empresa britânica Oxis Energy pode armazenar quase o dobro da energia por quilo das baterias de lítio usadas atualmente em veículos elétricos. No entanto, eles não podem durar muito e falharão após cerca de 100 ciclos de carga-descarga. A meta da pequena planta piloto da Oxis é produzir de 10,000 a 20,000 baterias por ano. Diz-se que a bateria vem em uma bolsa fina do tamanho de um telefone celular. Por que precisamos promover a regeneração e reciclagem de baterias de lítio elétricas o mais rápido possível? Embora os recursos de lítio do meu país ocupem o quarto lugar no mundo, devido ao baixo grau do minério de lítio, à dificuldade de purificação e ao alto custo, uma grande quantidade de minério de lítio é importada todos os anos e o grau de dependência externa ultrapassa 85% . Além disso, a demanda chinesa também impulsionou o preço do carbonato de lítio para baterias. Nos últimos anos, o preço aumentou quase três vezes, o que aumentou muito os custos de aquisição dos fabricantes chineses de baterias de lítio. Por outro lado, a eliminação das baterias potentes de lítio é uma preciosa “mina urbana”. O teor de metal é muito superior ao de minério, lítio, cobalto, níquel e outros metais preciosos. A reciclagem e a reciclagem podem melhorar a eficiência da utilização de recursos, reduzir as importações e reduzir a dependência externa e proteger a segurança da estratégia nacional de recursos. Zhang Tianren disse que, por outro lado, do ponto de vista de prevenção da poluição e proteção do meio ambiente, se as baterias de lítio descartadas não forem descartadas de forma adequada, também causarão grandes danos ao meio ambiente.

Para melhor promover a recuperação e reutilização de baterias de lítio para novos veículos energéticos, proteger o meio ambiente ecológico e garantir a segurança dos recursos estratégicos nacionais, existem três questões importantes: o sistema de reciclagem imperfeito, a tecnologia de regeneração imatura e os fracos mecanismo de incentivo. Vários aspectos apresentaram sugestões para promover o desenvolvimento saudável e sustentável da nova indústria automobilística de energia do meu país.

A aceleração do desenvolvimento de padrões e a unificação dos padrões de gestão são a base para a realização dos trabalhos relacionados. Ele sugeriu que os departamentos relevantes acelerem a formulação de padrões de gestão, padrões técnicos e padrões de avaliação para a reciclagem e reutilização de baterias usadas. Incentive as regiões com vantagens industriais a formular novos planos de supervisão, recuperação e reciclagem de bateria de lítio para energia e medidas de implementação e, por meio de pilotos preliminares, explorar medidas de implementação nacionais que estejam mais alinhadas com a realidade da indústria e sejam mais operacionais.